【正文】 到下一次改變信號(hào)幅度。對(duì)應(yīng)的，計(jì)數(shù)初值 =65536－ 計(jì)數(shù)次數(shù)。如圖所示，在中斷服務(wù)子程序開(kāi)始后，通過(guò)判斷來(lái)確定各種波形的輸出，當(dāng)判斷選擇的不是方波后，則轉(zhuǎn)向?qū)φ也ǖ呐袛?，如此反?fù)。 當(dāng)“ S2”鍵按下是將產(chǎn)生正弦波，鍵“ S4” — “ S7”決定方波的頻率，“ S4”號(hào)鍵為 10Hz 的頻率信號(hào)，“ S5”號(hào)鍵為 100Hz 的頻率信號(hào)，“ S6”號(hào)鍵為 500Hz 的頻率信號(hào)，“ S7”號(hào) 鍵為 1KHz 的頻率信號(hào)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的。 當(dāng)“ S1”鍵按下是將產(chǎn)生正弦波，鍵“ S4” — “ S7”決定方波的頻率，“ S4”號(hào)鍵為 10Hz 的頻率信號(hào)，“ S5”號(hào)鍵為 100Hz 的頻率信號(hào)，“ S6”號(hào)鍵為 500Hz 的頻率信號(hào)，“ S7”號(hào)鍵為 1KHz 的頻率信號(hào)。在中斷結(jié)束后，還要來(lái)判斷波形是否符合，如符合，則顯示其頻率，不符則返回，重新判斷。計(jì)數(shù)時(shí)間 =信號(hào)周期 /72。 圖 LED 顯示電路 第五章 軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)構(gòu)思 1 幅度控制 由于 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的最大幅度可以用其基準(zhǔn)電壓來(lái)控制，所以控制第二片 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出給第一片 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓值就可控制信號(hào)幅度。 圖 按鍵接口 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路可以簡(jiǎn)單定義如下： 。 由圖 可知， DAC0832 的片選地址為 7FFFH，當(dāng) P25 有效時(shí)，若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 00H， 則 U1 的輸出電壓為 0V。 輸出 基準(zhǔn)電壓 AT89C51 單片機(jī) DAC0832 DAC0832 15 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓是由其輸入的基準(zhǔn)電壓來(lái)控制的，所以只要能控制 D/A 的基準(zhǔn)電壓便可以控制輸出幅度，實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)。 中斷系統(tǒng)是使處理器具有對(duì)外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。顯示時(shí)，都從段選線送入字符編碼，而選中哪個(gè)位選線，那個(gè)數(shù)碼管便會(huì)被點(diǎn)亮。 * IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線性變化； * IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1 值之和為一常數(shù)； * Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變 Rfb 端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； * Vcc：電源輸入端， Vcc 的范圍為 +5V～ +15V； * VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線， VREF 的范圍為 10V～ +10V； * AGND：模擬信號(hào)地 * DGND：數(shù)字信號(hào)地 數(shù)碼管顯示原理 我們最常用的是七段式和八段式 LED 數(shù)碼，八段比七段多了一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，其他的基本相同。 DAC0832 簡(jiǎn)介 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。5 個(gè)中斷源 9 主要特性 （ 4）頻率范圍： 10~1000Hz。當(dāng)數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)接口電路到達(dá)轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)也就是所需要的輸出波形。 方案三：采用單片機(jī)編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 利用單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法來(lái)產(chǎn)生低頻信號(hào)，其頻率底線很低。后者是指其輸出信號(hào)的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號(hào)發(fā)生器。當(dāng)前， 8 位單片機(jī)主要用于工業(yè)控制，如溫度、壓力、流量、計(jì)量和機(jī)械加工的測(cè)量和控制場(chǎng)合；高效能的 16 位單片機(jī)（如 MCS9MK68200）可用在更復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。文章給出了源代碼，通過(guò)仿真測(cè)試，其性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 函數(shù)發(fā)生器亦稱信號(hào)發(fā)生器，主要作為實(shí)驗(yàn)用信號(hào)源，是現(xiàn)今各種電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過(guò)程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機(jī)械振動(dòng)等領(lǐng)域常常要用到低頻信號(hào)源。 研究?jī)?nèi)容 本文是做基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，將采用編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的發(fā)生。 鑒于方案一的信號(hào)頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計(jì)方法。 如果單片機(jī)的晶振為 12MHz，采用定時(shí)器方式 0，則定時(shí)器的初值為： X=213—? T/Tmec () 定時(shí)時(shí)間常數(shù)為： TL =（ 8192—? T） /MOD256 () TH=(8192? T)/256 () MOD32 表示除 32 取余數(shù) （ 3）正弦波的模擬信號(hào)是 D/A 轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出，其計(jì)算公式為： Y=（ A/2sin? t） +A/2 (其中 A=VREF) () ? t=N? T (N=1~256) () 那么對(duì)應(yīng)著存放在計(jì)算機(jī)里的這一點(diǎn)的數(shù)據(jù)為： （ ） （ 4）一個(gè)周期被分離成 256 個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的四種波形的 256 個(gè)數(shù)據(jù)存放在以 TAB1TAB4 為起始地址的存儲(chǔ)器中。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 的單片機(jī)。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 片內(nèi)振蕩器和時(shí) 鐘電路 管腳說(shuō)明 VCC：供電電壓。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 其各口功能可由 軟件 選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。D/A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電 路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。讓其接地，這樣給任何一個(gè) LED 得另一端高電平，它便能點(diǎn)亮?？梢钥闯鰞蓚€(gè)編碼的各位正好相反。 如圖 所示， AT89C51 從 P0 口接收來(lái)自鍵盤(pán)的信號(hào)，并通過(guò) P2 口輸出一些控制信號(hào)，將其輸入到 8155 的信號(hào)控制端，用于控制其信號(hào)的輸入、輸出。 該文選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制 容易并具有 8 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 。 本設(shè)計(jì)中要求用數(shù)碼管顯示輸出信號(hào)的幅度和頻率等信息，而這些信 息在信號(hào)輸出的時(shí)候是不需要時(shí)刻改變的，所以設(shè)計(jì)中選用靜態(tài)數(shù)碼管顯示，由單片機(jī)的串行通信口輸出顯示數(shù)據(jù)。 電容 C C2 對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為 30pf，振蕩器選擇頻率為12MHz 的石英晶體。 2 頻率控制 單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)只有 0、 1 之分，所產(chǎn)生的信號(hào)也都是離散信號(hào)。單片機(jī)只能產(chǎn)生離散頻率的信號(hào)，所以所得到的信號(hào)頻率不是連續(xù)的，而是離散的頻率點(diǎn)。如果選擇的是方波，則用查表的方法求出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并通過(guò) D/A 轉(zhuǎn)換 器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，形成所需波形信 號(hào) 。 圖 鋸齒波 如圖 鋸齒圖，橫坐標(biāo)為時(shí)間軸每小格表示 縱坐標(biāo)為幅值軸每小格為。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比 如說(shuō)不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌握得不好 …… 這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問(wèn)題，最后在 徐愛(ài)鈞 老師的辛勤指導(dǎo)下，終于 游刃而解 。 致謝 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,發(fā)現(xiàn) ,提出 ,分析和解決實(shí)際問(wèn)題 ,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程 .隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。 圖 正弦波圖 如圖 正弦波圖，橫坐標(biāo)為時(shí)間軸每小格表示 縱坐標(biāo)為幅值軸每小格為 。 主程序的流程圖如圖 所示，在程序開(kāi)始運(yùn)行之后，首先是對(duì) 8155 進(jìn)行初始 化，之后判斷 信號(hào)頻率值，如符合所需的頻率，則重置時(shí)間常數(shù)，并通過(guò)顯示器顯示出來(lái)，不符則返回。兩次采樣點(diǎn)的輸出時(shí)間間隔是由定時(shí)、計(jì)數(shù)器來(lái)控制的，因此，通過(guò)控制不同的計(jì)數(shù)初值就可以控制整個(gè)信號(hào)的頻率。其器件模型如圖 所示。 “ S3”號(hào)鍵代表鋸齒波輸出，“ S4”號(hào)鍵為 10Hz 的頻率信號(hào)，“ S5”號(hào)鍵 為 100Hz 的頻率信號(hào)，“ S6”號(hào)鍵為 500Hz 的頻率信號(hào)，“ S7”號(hào)鍵為 1KHz的頻率信號(hào) [3]。 DAC0832 是電流型輸出，在應(yīng)用時(shí)外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。由單片機(jī)編程即可由單片機(jī)輸出所需要信號(hào)的數(shù)字量，再由 D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬電流輸出，通過(guò)運(yùn)放轉(zhuǎn)化為模擬電壓輸出。模式 1 采用的是 16 位計(jì)數(shù)器，當(dāng) T0 或 T1 被允許計(jì)數(shù)后，從初值開(kāi)始加計(jì)數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時(shí)向 CPU 請(qǐng)求中斷。一個(gè)八段數(shù)碼管成為一位，多個(gè)數(shù)碼管并列在一起可構(gòu)成多位數(shù)碼管，它們的段 選線（即 a,b,c,d,e,f,g,dp）連在一起，而各自的公共端稱為位選線。由 WR XFER的邏輯組合產(chǎn)生 LE2，當(dāng) LE2 為高電平時(shí)， DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2 的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入 DAC 寄存器并開(kāi)始 D/A 轉(zhuǎn)換。由于 8255 可編程 ,所以必須具有邏輯控制部分，因而 8255 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 3 個(gè)部分：與 CPU 連接部分、與外設(shè)連接部 分、控制部分。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。另外， 該引腳被略微拉高。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 （ 3）利用兩片 DAC0832 實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)的信號(hào)源，（其中一片用來(lái)調(diào)節(jié)幅度，另外一片用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的輸出）。 89C51 單片機(jī) 接口 電路 D/A 轉(zhuǎn)換器 濾波放大 輸出 圖 信號(hào)發(fā)生器原理框圖 89C51 是整個(gè)波形發(fā)生器的核心部分，通過(guò)程序的編寫(xiě)和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號(hào)，并 從鍵盤(pán)接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號(hào)幅度的調(diào)節(jié)。 方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（ VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。一旦工作需求功能有增加，則電路復(fù)雜程度會(huì)大大增加。前者指對(duì)輸出信號(hào)的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類(lèi)信號(hào)發(fā)生器。單片機(jī)在智能儀表、實(shí)時(shí)控制、機(jī)電一體化、辦公機(jī)械、家用電器等方面都有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。 【關(guān)鍵詞】： 單片機(jī)； DAC；函數(shù)發(fā)生 器